DE1762472C3 - Überlastungsschutzschaltung für die Transistoren eines mit einer eisenlosen Gegentaktstufe versehenen Verstärkers - Google Patents
Überlastungsschutzschaltung für die Transistoren eines mit einer eisenlosen Gegentaktstufe versehenen VerstärkersInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
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Description
Die Erfindung betrifft eine Überlastungsschutz- Diode unterdrückt. Die aus Strom- und Spannungsschaltung für die Transistoren eines mit einer eisenlo- 4° messung erhaltenen Werte werden in einem Widersen
Gegentaktstufe versehenen Verstärkers unter Standsnetzwerk summiert, das im normalen VerVerwendung
eines Schalttransistors, dessen Emitter stärkerbetrieb wegen der entgegengesetzt gerichteten
am Bezugspotential liegt und dessen Kollektor mit Halbwellen am Kollektor des Hilfstransistors und am
einer Ausgangselektrode eines Vorstufentransistors Meßübertrager eine annähernd konstante Spannung
verbunden ist. Derartige Überlastungsschutzschaltun- 45 liefert, die aber bei Unteranpassung oder komplexer
gen werden häufig verwendet, um insbesondere die Last am Ausgang einen bestimmten Spannungswert
Transistoren von Verstärkern mit hoher Ausgangs-
leistung vor einer Zerstörung zu sichern.
Bei einer bekannten Anordnung zum Überlastungsschutz eines als Verstärker oder Schalter 5<>
arbeitenden Leistungstransistors (deutsche Auslegeschrift 1 110231) ist die Emitter-Kollektor-Strecke
eines Schutztransistors zwischen den Emitter des Leistungstransistors und seine Basis bzw. die Basis
eines Steuertransistors geschaltet, während die Basis des Schutztransistors an einen Spannungsteiler zwischen
Kollektor des Leistungstransistors und Erde gelegt ist. Bei Kurzschluß der Last wird der Schutztransistor
geöffnet und die Basis des Leistungstransistors bzw. des Steuertransistors mit Erde verbunden.
Eine derartige Schaltung eignet sich nicht für Verstärker mit Wechselspanmmgsausgang, da sie auf eine
Änderung des Gleichspannungspegels bei Kurzschluß ausgelegt ist. Diese Schaltung hat zudem den Nachteil,
daß der Schutztransistor so lange im geöffneten Zustand bleibt, bis von außen auf seine Basis eine
zusätzliche positive Spannung aufgedrückt wird, also eine Wiedereinschaltung erfolgt.
überschreitet und deshalb als Kenngröße für das Überschreiten der Ansprechgrenze gewertet werden
kann. Diese Vergleichsspannung wird in einem weiteren Transistor verstärkt, dessen Ausgangsimpulse
dann die monostabile Kippschaltung steuern, sobald die höchstzulässige Verlustleistung erreicht ist. Auf
diese Weise wird der Verstärker nur für eine begrenzte Zeit ausgetastet. Danach kippt der Multivibrator
zurück, um bei Andauern des verbotenen Betriebszustandes erneut auszutasten. Am Ausgang des
Multivibrators ist ein Integrationsglied vorgesehen, das die Aufgabe hat, das Tastverhältnis zu vergrößern
und eine Signalrückkopplung zu vermeiden. Über das Integrationsglied wird der Ausgangsimpuls
des Multivibrators dem Schalttransistor zugeführt, dessen Kollektor-Emitter-Strecke beim Eintreffen
des Ausgangsimpulses niederohmig wird. Der Schalttransistor liegt in einer durch Widerstände gebildeten
Brückenschaltung, die als Teilerwiderstände für die Schwächung des Verstärkereingangssignals dienen.
Das bekannte Verfahren dürfte zwar auf die Mehrzahl der denkbaren gefährlichen Betriebszustände
ansprechen, der Schaltungsaufwand ist jedoch beträchtlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Überlastungsschutzschaltung für die Transistoren eines Verstärkers
unter Verwendung eines Schalttrensistors zu schaffen, bei der gleichfalls ein schnellwirkender und
sicherer Schutz der Verstärkertransistoren gegen Zerstörung infolge aller denkbaren gefährlichen Betriebsbedingungen
bewirkt ist, die aber gegenüoei dem Stand der Technik einen möglichst geringen
Aufwand an SchaltmiUeln erfordert. Diese Aufgabe wird bei einer Überlastungsschutzschaltung der eingangs
erwähnten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine ers^e Serienschaltung, bestehend aus
einer ersten Diode und einem ersten Widerstand, einen ersten Punkt mit einem Mittelpunkt einer einen
zweiten Punkt und Bezugspotential verbindenden Ausgangsserienschallung, bestehend aus einem Kondensator
und einem gegen Bezugspotential liegenden Ausgangswiderstand, verbindet, daß an den zweiten
Punkt die beiden Ausgangselektroden der zu schützenden Tiansistoren angescnlossen sind, daß ein
Verbindungswiderstand den über einen Emitter-Widerstand am Bezugspotential liegenden Emitter
des ersten zu schützenden Transistors mit dem ersten a5
Punkt verbindet, daß eine Basis-Serienschaltung, bestehend aus einer zweiten Diode und einem zweiten
Widerstand, den ersten Punkt mit der Basis des Schalttransistors verbindet, daß die beiden Dioden
jeweils mit der Anode am ersten Punkt liegen, oaß eine Parallelschaltung, bestehend aus einem Kondensator
und einem Widerstand, die Verbindungsleitung zwischen der zweiten Diode und dem zweiten Widerstand
mit Bezugspotential verbindet.
Die Erfindung baut zwar auf dem bekannten Prinzip auf, die Kombination zweier, von einem Endtransistor
abgeleiteter Halbwellenspannungen mit gleicher Phase und entgegengesetztem Vorzeichen für
die Steuerung des Eingangssignals der Endstufe zu verwenden. Sie vermeidet jedoch aufwendige Schaltmittel
zur Erfassung der zum Absichern der Endtransistoren notwendigen elektrischen Größen. So werden
bei der Erfindung die beiden gegeneinander abzuwiegenden Spannungen jeweils über einen Widerstand
direkt am Ausgangswiderstand und am *5 Emitterwiderstand des zu schützenden Transistors
abgenommen, ohne daß hierfür ein Meßübertrager und ein Hilfstransistor erforderlich sind. Auch w>rd
bei der Erfindung das aus den beiden Halbwellensignalen gleicher Phase und entgegengesetzten Vorzeichens
gewonnene Steuersignal direkt der Basis des Schalttransistors zugeführt, ohne daß zur Auslösung
der Abschaltung der Transistor-Endstufe ein Multivibrator benötigt wird, der den am Eingang des Verstärkers
liegenden Schalttransistor steuern und damit eine Reduktion des Signalpegels am Eingang hervorrufen
muß. Weitere Unterschiede und Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ergeben
sich aus der folgenden Darstellung eines besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels.
Die erfindungsgemäße Schaltung und ihre Wirkungsweise
werden an Hand der Figur näher erläutert.
Von dem über den Widerstand 10 mit dem Bezugspotential verbundenen Emitter des Transistors 11,
60 der aus den Transistoren 11, 12 bestehenden Gegentaktendstufe,
wird ein aus positiv gerichteten Halbwellen gebildetes Signal U1 über den Widerstand 9
dem Punkt 8 und von dort über die Diode 6 und den Schutzwiderstand 3 der Basis des Schalttransistors 1
zugeleitet. Zwischen dem Widerstand 3 und der Diode 6 ist ein Kondensator 4 und ein hochohmiger
Ableitwiderstand 5 angeschlossen, die mit dem Bezugspotential verbunden sind.
Dem Ausgangswiderstand 16, der über den Kondensator 14 an die Mitte 13 der Gegentaktstufe 11,
12 angeschlossen ist, wird ein zweites bei reellem Lastwiderstand im gleichen Zeitpunkt negativ gerichtetes
Halbweljensignal JJ2 entnommen und über die
Diode 7 dem Punkt 8 zugeleitet, an den zugleich noch das erste Signal gelangt.
Durch eine gegenüber der Spannung U1 höhere
Amplitude der Spannung U, ist bei entsprechender Auslegung der Widerstände 9, 10, 15 die Diode 6 im
normalen Betriebsfall so vorgespannt, daß kein Signal an die Basis des Transistors 1 gelangt, dieser also gesperrt
ist. Bei gestörtem Betrieb der Endstufe, d. h., wenn die Gefahr einer Zerstörung der Transistoren
11, 12 infolge überhöhter Verlustleistung besteht, ändert sich, vie noch gezeigt wird, die der Basis des
Schalttransistors 1 von der Endstufe zugefühne Steuerspannung jeweils derart in positiver Richtung,
daß der Schalttransistor 1 leitend wird und den Vorstufentransistor
2 gegen das Bezugspotential kurzschließt, mithin die Endstufe kein Steuersignal mehr
erhält und ihre Verlustleistung auf das Ruhestrom-Minimum absinkt. Dieser Zustand bleibt bestehen, bis
die positive Ladung des Kondensators 4 so weit abgeflossen ist, daß der Transistor 1 gesperrt wird. Nach
einem kurzen Stromimpuls wiederholt sich dieser Vorgang, bis die Störursache am Ausgang beseitigt ist.
Der gestörte Betrieb tritt z.B. bei kurzgeschlossenem Ausgang oder bei einem Ausgangswiderstand
auf, der klein ist gegenüber demjenigen, für den der Verstärker ausgelegt ist. Hierbei entfällt die vom
Ausgangswiderc'^nd gelieferte negative Halbwellenspannung
U1, oder sie sinkt so weit ab, daß der positive Anteil des Basissteuersignals den Schalttransistor
1 in den leitenden Zustand versetzt.
Auch ein komplexer Ausgangswiderstand 16 kann wegen der gestörten Phasenbeziehung zwischen Ausgangsstrom-
und -spannung Anlaß zur Zerstörung der Transistoren geben. Die veränderte Phasenbeziehung
zwischen den beiden die Basis steuernden Signalspannungcn U1, U2 bewirkt auch in diesem Fall
eine öffnung des Schalttransistors 1 und damit einen Kurzschluß des Vorstufentransistors 2.
Die Erfindung ist insofern nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, als in bekannter Weise
auch andere Wechsel- oder Gleichspannungen des Verstärkers durch den Schalttransistor 1 kurzgeschlossen
werden können.
Als Vorteile der erfindungsgemäßen Überlastungsschutzschaltung sind zu nennen:
Kurze Ansprechzeit, beliebige Wahl der Ausgangsimpedanz, bei welcher der Schalttransistor ansprechen
soll, sichere Funktion auch bei den geschilderten gefährlichen Phasenverschiebungen unter Einschluß
komplexer Lastwiderstände, sehr geringer Aufwand an Schaltmitteln.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Überlastungsschutzschaltung für die Transistoren eines mit einer eisenlosen Gegentaktstufe versehenen Verstärkers unter Verwendung eines Schalttransistors, dessen Emitter am Bezugspotential liegt und dessen Kollektor mit einer Ausgangselektrode eines Vorstufentransistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, xo daß eine e.rste Serienschaltung, bestehend aus einer ersten Diode (7) und einem ersten Widerstand (15), einen ersten Punkt (8) mit einem Mittelpunkt einer einen zweiten Punkt (13) und Bezugspotential verbindenden Ausgangsserienschaltung, bestehend aus einem Kondensator (14) und einem gegen Bezugspotential liegenden Ausgangswiderstand (16), verbindet, daß an den zweiten Punkt (13) die beiden Ausgangselektroden der zu schützenden Transistoren (11, 12) angeschlossen sind, daß ein Verbindungswiderstand (9) den über einen Emitter-Widerstand (10) am Bezugspotential liegenden Emitter des ersten zu schützenden Transistors (11) mit dem ersten Punkt (8) verbindet, daß eine Basis-Serienschaltung, bestehend aus einer zweiten Diode (6) und einem zweiten Widerstand (3), den ersten Punkt (8) mit der Basis des Schalttransistors (1) verbindet, daß die beiden Dioden (6,7) jeweils mit der Anode am ersten Punkt (8) liegen, daß eine Paraufschaltung, bestehend aus einem Kondensator (4) und einem Widerstand (S), die Verbindungsleilung zwischen der zweiten Diode (6) und dem zweiten Widerstand (3) mit Bezugspotential verbindet.Bekannt ist ferner eine Überlastungsschutzschaltung für einen mindestens zweistufigen Verstärker (deutsche Auslegeschrift 1151 017), bei der eine von der Mitte der mit Ausgangsübertrager arbeitenden Gegentaktendstufe abgegriffene Prüfspannung einer monostabilen Kippstufe zugeführt wird, die bei Überlastung der Endstufe von ihrem stabilen in den labilen Zustand gesteuert wird und in diesem Zustand die Versorgungsspannung einer Vorstufe ausschaltet. Abgesehen davon, daß diese Schutzschaltung eines relativ hohen Aufwandes an Schaltmitteln bedarf, ist sie nicht geeignet, universell auf alle bei einem Verstärker möglichen gefährlichen Abweichungen vom normalen Betriebszustand zu reagieren.Bei einem anderen bekanntgewordenen Verfahren zum Überlastungsschutz von Leistungstransistoren (deutsche Auslegeschrift 1 168 492) liefert eine Vergleichsschaltung bei Annäherung des Augenblickswertes der Verlustleistung in der Endstufe an einen Grenzwert Impulse an eine monostabile Kippschaltung, deren Ausgangssignale einen Schalttransistor öffnen, der das Verstärkereingangssignal so weit schwächt, daß die Transistoren nicht mehr gefährdet sind. In diese Vergleichsschaltung ist ein Vergleich zwischen der tatsächlichen Kollektor-Emitter-Spannung und der bei dem entsprechenden Strom zulässigen Kollektor-Emitter-Spannung in der Weise vorgenommen, daß einem dem Leistungstransistor zugeordneten Hilfstransistor ein dem Kollektorstrom des Leistungstransistors proportionaler Strom an der Basis zugeführt wird und die Ausgangsspannung des Hilfstransistors mit der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungstransistors verglichen wird, die durchg g , rcheinen Meßübertrager mit einem geeigneten Übersetzungsverhältnis erfaßt wird. Damit ein Ansprechender Schutzschaltung in der Sperrhalbwelle des Lei-slungstransistors nicht stattfindet, wird eine dem Hilfstransistor zugeführte Halbwelle durch eine
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---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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DE2123892C3 (de) * | 1971-05-14 | 1987-07-30 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Schaltungsanordnung zum Schutz der Endstufen der Transistorverstärker gegen Überlastungen in Lautsprecheranlagen |
US3988695A (en) * | 1974-03-30 | 1976-10-26 | Licentia Patent-Verwaltungs-G.M.B.H. | Protection circuit for output stage of low frequency amplifiers |
-
1968
- 1968-06-22 DE DE19681762472 patent/DE1762472C3/de not_active Expired
-
1969
- 1969-03-07 AT AT230469A patent/AT286360B/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
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